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  1. VAX: Boletín sobre Vacunas del SIDA 5, noviembre 2012

De ratones y hombres

¿Podrán los laboriosos ratones humanizados ayudarnos a conseguir una vacuna contra el VIH? Los científicos empiezan a parecer más optimistas.

Resulta difícil imaginar cómo un animal que cabe en la palma de la mano puede ser modificado para que se comporte como el tío Harry o la tía Jo —o, para ser más exactos, como el tío Harry o la tía Jo con una infección viral aguda—. Sin embargo, algunos ratones que han sido modificados genéticamente para eliminar su sistema inmunitario pueden hacer eso mismo gracias a que son capaces de aceptar casi cualquier tipo de trasplante. Esto significa que pueden ser modificados para transportar genes, células, tejidos u órganos humanos funcionales, y ser empleados para estudiar enfermedades humanas de maneras que resultarían éticamente inaceptables o imposibles desde el punto de vista técnico en humanos.

Los primeros ratones humanizados fueron creados hace más de dos décadas. Desde entonces, se han realizado mejoras sustanciales en sus sistemas inmunitarios trasplantados, aumentando su fiabilidad como modelos animales preclínicos. En la actualidad, existen cuatro grandes tipos de modelos de ratones humanizados que se usan para estudiar desde la diabetes y la autoinmunidad, hasta el cáncer y una amplia variedad de enfermedades infecciosas.

En cualquier caso, ningún otro agente infeccioso ha sido estudiado de forma más amplia en ratones humanizados que el VIH. Aunque los primates siguen siendo considerados como el mejor modelo para estudiar la infección por VIH, los ratones humanizados cuentan con la ventaja de ser mucho menos costosos. A medida que su fiabilidad aumenta, se están convirtiendo en parte integral de la investigación en VIH. Por ejemplo, se han utilizado para probar nuevos fármacos anti-VIH y la administración sistémica de anticuerpos neutralizantes (proteínas altamente específicas que se unen a los virus y evitan que infecten sus células diana).

En los últimos años, los científicos han diseñado ratones humanizados que parecen recrear un aspecto especialmente problemático de la infección por VIH: La persistencia del virus en reservorios latentes de células-T CD4 infectadas (incluso después de que el tratamiento haya suprimido el virus hasta niveles virtualmente indetectables en sangre). Es probable que estos ratones resulten ser útiles en los esfuerzos cada vez más denodados por encontrar una cura contra el VIH, que en los últimos tiempos se han centrado en la reactivación de dichos reservorios latentes para poder actuar sobre ellos y destruirlos.
Los modelos con ratones humanizados también hace tiempo que se vienen utilizando en el desarrollo de una vacuna contra el sida. Sin embargo, las limitaciones en la capacidad de estos modelos para desarrollar respuestas funcionales contra el virus de células-T capaces de imitar las humanas (un aspecto crucial de la respuesta inducida por vacunas contra el VIH) ha enfriado el entusiasmo que suscitaban estos modelos con pequeños animales. Del mismo modo, los problemas para infectar a los ratones humanizados a través de sus membranas mucosas debido a la falta de un número suficiente de células humanas en los tractos vaginales, rectales y gastrointestinales han entorpecido los esfuerzos por emplear los ratones para estudiar la transmisión y patogénesis del VIH.

No obstante, una serie de trabajos publicados este año sugieren que los investigadores han encontrado un modo de superar estas barreras, principalmente gracias a la creación del ratón con médula ósea, hígado y timo humanizado (BLT, en sus siglas en inglés). Estos ratones tuvieron un papel estelar en un simposio de un día de duración en la Facultad de Medicina de Harvard en Boston, el 5 de noviembre, dedicado a la aplicación de modelos de ratones humanizados en el desarrollo de vacunas contra el sida. “Las respuestas inmunitarias en estos modelos son muy similares a las que observamos en la infección en humanos”, afirmó Todd Allen, copresidente del simposio e investigador principal en el Instituto Ragon del Hospital General de Massachusetts, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y Harvard. “Sin embargo, aún no sabemos lo bien que irá la cosa en estos ratones tras la vacunación. La principal limitación es que no deja de ser un modelo de un sistema inmunitario humano trasladado a un ratón”.

Un alud de descubrimientos

Allen dirigió un estudio reciente que provocó un pequeño revuelo en los círculos de investigación en vacunas contra el VIH. Junto con un equipo de colegas, descubrió que los ratones BLT con VIH generaban unas respuestas inmunitarias celulares muy semejantes a las apreciadas en humanos con VIH y, además, que el virus también eludió dichas respuestas de un modo muy parecido al de la infección natural. Por último, Allen y su equipo descubrieron que los ratones BLT que portaban un gen humano relacionado con la inmunidad que aumentaba el control de la replicación viral suprimieron el virus de un modo que era prácticamente idéntico al que controla la infección en los humanos que expresan el mismo gen. Allen declaró que su laboratorio está examinando el potencial para inducir respuestas inmunitarias humanas específicas del VIH en los ratones humanizados a través de la vacunación.

Aunque los ratones son mucho más pequeños que las personas, pueden servir para arrojar luz sobre el modo en que el VIH se abre paso en el organismo, como quedó ilustrado gráficamente por Thorsten Memel, colega de Allen en Harvard. De forma reciente, él y su equipo de colaboradores hicieron un seguimiento de las células-T con VIH en los nódulos linfáticos de un ratón humanizado empleando una herramienta de vigilancia de alta tecnología denominada microscopía intravital. Se trató de la primera vez que se ha podido visualizar el comportamiento de dichas células en un animal vivo. El estudio reveló que las células-T con VIH migraron con claridad a los nódulos linfáticos. Un pequeño subconjunto de estas células infectadas proviene de numerosas fusiones celulares o de múltiples adhesiones a otras células-T CD4 en los nódulos linfáticos. Estas interacciones dieron lugar a la formación de superficies membranosas continuas que aumentaron hasta en 10 veces la cantidad de células infectadas.

El equipo de investigadores sugiere que todo esto puede facilitar la transmisión célula a célula del virus y promover la diseminación generalizada del VIH.
En otro estudio, un equipo de científicos inyectó las células musculares de ratones humanizados con un vector viral modificado optimizado para la producción de diversos anticuerpos ampliamente neutralizantes, aquellos que actúan sobre una amplia variedad de las numerosas variantes genéticas del VIH. Se descubrió que los anticuerpos evitaron la infección incluso después de que los animales fueran expuestos a dosis elevadas de VIH. Alex Balazs, un investigador en el laboratorio de David Baltimore en el Instituto de Tecnología de California, donde se realizaron los experimentos, afirmó que aún estaba por comprobarse si los resultados observados en ratones BLT se podrían replicar en humanos. “La experiencia nos ha enseñado que los humanos no se comportan como ratones”, indicó Balazs. Y añadió: “Tenemos que estar preparados para cualquier sorpresa”.

Los ratones humanizados están contribuyendo también a la investigación en terapias novedosas. Michel Nussenzwig, un científico de la Universidad Rockefeller, ha probado combinaciones de potentes anticuerpos ampliamente neutralizantes como terapia en ratones humanizados infectados por VIH. Él y su equipo descubrieron que la administración de un único anticuerpo de ese tipo, o incluso hasta tres de ellos, no producía resultados duraderos y los niveles de virus volvían a rebotar semanas después de abandonar el tratamiento con anticuerpos. Con todo, cuando se aumentó el número de anticuerpos neutralizantes empleados, el nivel de carga viral no rebotó en siete de los ocho ratones tratados después de dos meses. El equipo de investigadores sospecha que la ampliación del número de anticuerpos más potentes podría aumentar las posibilidades de que esta estrategia funcionase y, en caso afirmativo, podría ofrecer una alternativa a la carga diaria que supone tomar la terapia antirretroviral.

Los orígenes del ratón BLT

Este ratón fue desarrollado, en un principio, por el virólogo Víctor García-Martínez, hoy en día en la Universidad de Carolina del Norte, junto con un equipo de la Universidad de Minnesota. El equipo de investigadores desarrolló el ratón implantándole de forma quirúrgica organoides humanos, que son tejidos fetales del hígado y el timo que imitan órganos (en este caso, unos que resultan esenciales para el desarrollo de células inmunitarias). A continuación, los ratones son irradiados y reciben un trasplante de células madre procedentes del hígado de fetos humanos. Estas células se instalan en la médula ósea, estableciendo una base para el sistema inmunitario humano que poseen los ratones BLT. Los animales modificados de este modo presentan un amplio rango de células inmunitarias humanas en su sangre periférica. Estas células también se infiltran en tejidos y órganos como pulmones, tracto gastrointestinal e hígado, al igual que lo harían en el cuerpo humano.

García-Martínez y su equipo demostraron que estos ratones desarrollaban células-T humanas a un ritmo acelerado después de que se les inyectara la toxina bacteriana que provoca el síndrome de shock tóxico, un indicio de que su sistema inmunitario es similar al humano. El equipo de investigadores, asimismo, midió la cantidad de tiempo que necesitaron los ratones para producir citoquinas y comprobó que se correspondía con el transcurrido para inducir respuestas inflamatorias humanas.

Sin embargo, el sistema inmunitario de los ratones BLT no es idéntico al de las personas. Por ejemplo, uno de los problemas existentes es que las células que producen anticuerpos (conocidas como linfocitos-B) no maduran de forma adecuada en el cuerpo de estos ratones. Dale Greiner —un científico de la Universidad de Massachusetts que ha firmado dos estudios sobre el impacto de los modelos de ratones humanizados sobre el estudio de la enfermedad humana— afirmó que podía ser debido a que los órganos linfoides en estos ratones están desorganizados y es en ellos donde se amplifican y afinan las respuestas inmunitarias, sobre todo las relacionadas con la producción de anticuerpos neutralizantes, que en estos momentos constituyen uno los ejes centrales de la investigación en vacunas contra el VIH.

En los seres humanos, declaró, todos los componentes están “donde tienen que estar”. En los ratones humanizados “es como entrar en un almacén donde todo está dispersado”. Greiner indica que la modificación genética necesaria para eliminar el sistema inmunitario en esos ratones, para poder reemplazarla por el del humano, podría haber alterado sin querer los genes necesarios para “organizar” su sistema linfático de un modo inmunológicamente funcional.
Aún así, el equipo de investigadores se muestra optimista respecto al futuro de los ratones humanizados en la investigación de vacunas contra el VIH y parece estar convencido de que el modelo BLT, en particular, puede modificarse y mejorarse con este fin. “Lo que creo que realmente revitalizaría el campo es que pudiera haber fondos para crear un consorcio que se centrarse en mejorar este modelo con vistas a poder responder más preguntas sobre el VIH. ¿Cómo podemos hacer que las respuestas inmunitarias del modelo sean aún mejores? ¿Es preciso incorporar más genes humanos en los ratones? Hemos comprobado que estamos en el camino correcto y éste es el momento”, señaló Andrew Tager, de la Facultad de Medicina de Harvard, que colaboró con Allen en su reciente estudio. 

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